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Fuoco: tracce risalenti a 800.000 mila anni fa

Utilizzando tecniche avanzate di intelligenza artificiale, i ricercatori scoprono una delle prime prove sull'uso del fuoco

Dicono che dove c’è fumo, c’è fuoco, e i ricercatori del Weizmann Institute of Science stanno lavorando duramente per indagare su questa affermazione, o almeno chiarire cosa costituisce “fumo”. In un articolo pubblicato oggi su PNAS, gli scienziati rivelano un metodo avanzato e innovativo che hanno sviluppato e utilizzato per rilevare tracce non visive di fuoco risalenti ad almeno 800.000 anni fa, una delle prime prove conosciute per l’uso del fuoco.

La tecnica di recente sviluppo può fornire una spinta verso un tipo di archeologia più scientifica e basata sui dati, ma forse ancora più importante, potrebbe aiutarci a comprendere meglio le origini della storia umana, le nostre tradizioni più basilari e le nostre sperimentazioni e innovazioni in natura.

Si ipotizza che l’uso controllato del fuoco da parte degli antichi ominidi, un gruppo che include umani e alcuni membri della nostra famiglia estinta, risalga ad almeno un milione di anni, all’incirca all’epoca in cui gli archeologi ritengono che l’Homo habilis abbia iniziato la sua transizione all’Homo erectus.

Non è un caso, poiché la teoria di lavoro, chiamata “ipotesi di cucina”, è che l’uso del fuoco è stato determinante nella nostra evoluzione, non solo per consentire agli ominidi di stare al caldo, fabbricare strumenti avanzati e allontanare i predatori, ma anche per acquisire la capacità di cucinare. La cottura della carne non solo elimina i patogeni, ma aumenta l’efficiente digestione delle proteine ​​e il valore nutritivo, aprendo la strada alla crescita del cervello.

L’unico problema con questa ipotesi è la mancanza di dati: poiché la ricerca di prove archeologiche di pirotecnologia si basa principalmente sull’identificazione visiva delle modifiche risultanti dalla combustione di oggetti (principalmente un cambiamento di colore), i metodi tradizionali sono riusciti a trovare prove diffuse dell’uso del fuoco non più vecchio di 200.000 anni.

Fuoco, ancora incertezze

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Sebbene ci siano alcune prove di incendi risalenti a 500.000 anni fa, rimangono scarse, con solo cinque siti archeologici in tutto il mondo che forniscono prove affidabili dell’antico fuoco. “Potremmo aver appena trovato il sesto sito”, afferma il dott. Filipe Natalio del Dipartimento di scienze vegetali e ambientali di Weizmann, la cui precedente collaborazione con il dott. Ido Azuri, del dipartimento di Life Core Facilities di Weizmann, e colleghi, ha fornito la base per questo progetto.

Insieme hanno aperto la strada all’applicazione dell’IA e della spettroscopia in archeologia per trovare indicazioni di combustione controllata di strumenti di pietra risalenti a un periodo compreso tra 200.000 e 420.000 anni fa in Israele. Ora sono tornati, raggiunti dal dottorando Zane Stepka, dalla dott.ssa Liora Kolska Horwitz dell’Università Ebraica di Gerusalemme e dal Prof. Michael Chazan dell’Università di Toronto, Canada.

Il team ha alzato la posta partecipando a una “spedizione di pesca”, lanciando lontano nell’acqua e vedendo cosa potevano recuperare. “Quando abbiamo iniziato questo progetto”, dice Natalio, “gli archeologi che hanno analizzato i risultati di Evron Quarry ci ha detto che non avremmo trovato nulla. Avremmo dovuto scommettere”.

La cava di Evron, situata nella Galilea occidentale, è un sito archeologico a cielo aperto scoperto per la prima volta a metà degli anni ’70. Durante una serie di scavi che ebbero luogo in quel periodo e furono guidati dal Prof. Avraham Ronen, gli archeologi scavarono 14 metri e scoprirono una vasta gamma di fossili animali e strumenti paleolitici risalenti a un periodo compreso tra 800.000 e 1 milione di anni fa, rendendolo uno dei più antichi siti in Israele.

Nessuno dei reperti del sito o del suolo in cui sono stati rinvenuti presentava prove visive di calore: cenere e carbone si degradano nel tempo, eliminando le possibilità di trovare prove visive di combustione. Pertanto, se gli scienziati Weizmann volevano trovare prove di incendio, dovevano cercare più lontano.

La spedizione di “pesca” è iniziata con lo sviluppo di un modello di intelligenza artificiale più avanzato di quello utilizzato in precedenza. “Abbiamo testato una varietà di metodi, tra cui metodi tradizionali di analisi dei dati, modelli di apprendimento automatico e modelli di apprendimento profondo più avanzati”, afferma Azuri, che ha guidato lo sviluppo dei modelli.

“I modelli di apprendimento profondo che prevalevano, avevano un’architettura specifica che superava gli altri e ci ha dato con successo la sicurezza di cui avevamo bisogno per utilizzare ulteriormente questo strumento in un contesto archeologico senza segni visivi dell’uso del fuoco”.

Il vantaggio dell’IA è che può trovare schemi nascosti su una moltitudine di scale. Individuando la composizione chimica dei materiali fino al livello molecolare, l’output del modello può stimare la temperatura alla quale sono stati riscaldati gli strumenti di pietra, fornendo infine informazioni sui comportamenti umani passati.

Con un accurato metodo di intelligenza artificiale in mano, il team potrebbe iniziare a pescare segnali molecolari dagli strumenti di pietra usati dagli abitanti della cava di Evron quasi un milione di anni fa. A tal fine, il team ha valutato l’esposizione al calore di 26 strumenti di selce trovati nel sito per quasi metà a secolo fa. I risultati hanno rivelato che gli strumenti erano stati riscaldati a un’ampia gamma di temperature, alcune superiori a 600°C.

Inoltre, utilizzando una diversa tecnica spettroscopica, hanno analizzato 87 resti faunistici e hanno scoperto che la zanna di un elefante estinto mostrava anche cambiamenti strutturali dovuti al riscaldamento. Sebbene cauti nelle loro affermazioni, la presenza di calore nascosto suggerisce che i nostri antichi antenati, non diversamente dagli scienziati stessi, fossero sperimentatori.

Secondo il team di ricerca, guardando l’archeologia da una prospettiva diversa, utilizzando nuovi strumenti, potremmo trovare molto di più di quanto pensassimo inizialmente. I metodi che hanno sviluppato potrebbero essere applicati, ad esempio, ad altri siti del Paleolitico inferiore per identificare prove non visive dell’uso del fuoco.

Inoltre, questo metodo potrebbe forse offrire una rinnovata prospettiva spazio-temporale sulle origini e sull’uso controllato del fuoco, aiutandoci a capire meglio come i comportamenti legati alla pirotecnologia degli ominidi si sono evoluti e hanno guidato altri comportamenti. “Soprattutto nel caso di un incendio precoce”, dice Stepka, “se usiamo questo metodo in siti archeologici che hanno uno o due milioni di anni, potremmo imparare qualcosa di nuovo”. A detta di tutti, la spedizione di pesca è stata un clamoroso successo.

“Non è stata solo una dimostrazione di esplorazione e di essere premiati in termini di conoscenze acquisite”, afferma Natalio, “ma del potenziale che sta nel combinare diverse discipline: Ido ha un background in chimica quantistica, Zane è un archeologo scientifico e Liora e Michael sono preistorici. Lavorando insieme, abbiamo imparato l’uno dall’altro. Per me, è una dimostrazione di come dovrebbe funzionare la ricerca scientifica tra discipline umanistiche e scientifiche”.

La ricerca del Dr. Natalio è supportata dal Centro Yeda-Sela per la ricerca di base.

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